Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia

DANH SÁCH NHÓM 6
STT Họ và tên Mã SV Ghi chú
1 Nguyễn Thanh Tùng 563983 Nhóm trưởng
2 Nguyễn Mạnh Tú 563784
3 Nguyễn Quốc Việt 563786
4 Trần Thị Trang 563782
5 Nguyễn Quang Vinh 563889
6 Lê Thị Linh Trang 563671
7 Nguyễn Thị Tương 563676
8 Nguyễn Thị Thúy 563664
9 Nguyễn Thị Thúy 564079
10 Nguyễn Thị Thủy 564077
11 Nguyễn Thị Thu Trang 563780
12 Trần Thị Thúy Trinh 563673
13 Nguyễn Thanh Tiến 553424
14 Vũ Thị Yến 563891
15 Thân Thị Tuyền 573496
16 Phan Thị Thúy 551271
Phần I. Phần mở đầu
1
1.1. Đặt vấn đề
Bia là một trong những đồ uống lâu đời nhất thế giới. Lịch sử bia có niên đại đến
6000 năm TCN. Cho đến ngày nay, nhu cầu bia trên thế giới cũng như ở Việt Nam rất
lớn, vì bia là một loại thức uống mát, bổ, có độ cồn thấp, có độ mịn xốp, có hương vị
đặc trưng… Đặc biệt, CO
2
bão hòa trong bia có tác dụng làm giảm nhanh cơn khát
của người uống. Nhớ những ưu điểm kể trên mà bia được sử dụng rộng rãi ở hầu hết
các nước trên thế giới và sản lượng ngày càng tăng.
Ngành bia Việt Nam có lịch sử và truyền thống trên 100 năm với hai nhà máy bia
đầu tiên của Pháp xây dựng ở phía Bắc và phía Nam từ những năm 1890. Đến nay,

ngành bia đã phát triển thành một ngành kinh tế mạnh của đất nước với hơn 400 nhà
máy bia và 30 thương hiệu bia quốc tế, đóng góp tích cực cho ngân sách nhà nước,
giải quyết việc làm cho một lượng lớn người lao động .
Theo báo cáo của Bộ Công Thương, Việt Nam nằm trong danh sách 25 nước
uống bia nhiều nhất thế giới, đứng thứ 3 châu Á và dẫn đầu khu vực Đông Nam Á với
3 tỉ lít trong năm ngoái và dự kiến 4,2-4,5 tỉ lít trong năm tới. Tiêu thụ bia tại Việt
Nam tăng trung bình 12% giai đoạn 2006-2010, tăng 13% giai đoạn 2011-2015. Năm
2013, Việt Nam tiêu thụ 3 tỉ lít bia, tương đương khoảng 3 tỉ USD. Trung bình, mỗi
người Việt tiêu thụ khoảng 32 lít bia/năm. Sản lượng bia tiêu thụ trong nước tăng đều
hằng năm, từ 1,29 tỉ lít năm 2003 tăng lên 2,8 tỉ lít năm 2012 và 3 tỉ lít năm 2013. Dự
báo, khả năng sản lượng bia Việt Nam có thể đạt 4,2-4,5 tỉ lít vào năm 2015.
Tuy nhiên, sự tăng trưởng của ngành sản xuất bia lại kéo theo các vấn đề về môi
trường bởi các loại chất thải sản xuất, đặc biệt là nước thải có độ ô nhiễm cao. Nước
thải của nhà máy sản xuất bia thải ra thường có đặc tính chung là ô nhiễm hữu cơ rất
cao, nước thải thường có màu xám đen và khi thải vào các thủy vực tiếp nhận thường
gây ô nhiễm nghiêm trọng do sự phân hủy của các chất hữu cơ diễn ra rất nhanh.
Thêm vào đó là các hóa chất sử dụng trong quá trình sản xuất như: CaCO
3
, CaSO
4
,
2
H
3
PO
4
, NaOH, Na
2
CO
3

… Những chất này cùng với các chất hữu cơ trong nước có
khả năng đe dọa nghiêm trọng đến thủy vực đón nhận nếu không được xử lý.
Xuất phát từ các vấn đề nêu trên, nhóm 6 lựa chọn đề tài “Thiết kế hệ thống xử
lý nước thải nhà máy sản xuất bia” để thực hiện tiểu luận môn học Công nghệ xử lý
nước thải nhằm tìm hiểu về các công nghệ hiện nay đang được sử dụng và đi đến xây
dựng một phương án cho hệ thống xử lý nước thải của nhà máy sản xuất bia.
1.2. Mục tiêu và nội dung thực hiện
- Mục tiêu của đề tài: thiết kế 1 hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia
Nội dung của đề tài:
+ Nghiên cứu đặc điểm của nước thải nhà máy bia; cơ sở lý thuyết của các biện
pháp xử lý nước thải.
+
Tìm hiểu các phương án xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia. Phân tích, lựa
chọn phương án công nghệ khả thi xử lý nước thải nhà
máy bia.
+ Tính toán các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia
có lưu lượng thải 1500 m3/ ngày đêm.
Phần II. Tổng quan về nước thải của nhà máy bia
2.1. Nguồn gốc phát sinh nước thải của nhà máy bia
* Sơ đồ dòng thải:
3
4
- Đặc điểm của nước thải phát sinh từ các công đoạn chính của quy trình sản xuất như
sau:
*Nấu - đường hóa: Nước thải của các công đoạn này giàu các chất
hydroccacbon, xenlulozơ, hemixenlulozơ, pentozơ trong vỏ trấu, các mảnh hạt và bột,
các cục vón,…cùng với xác hoa, một ít tanin, các chất đắng, chất màu.
*Công đoạn lên men chính và lên men phụ: Nước thải của công đoạn này rất
giàu xác men – chủ yếu là protein, các chất khoáng, vitamin cùng với bia cặn.
*Giai đoạn thành phẩm: Lọc, bão hòa CO

2
, chiết bock, đóng chai, hấp chai.
Nước thải ở đây chứa bột trợ lọc lẫn xác men, lẫn bia chảy tràn ra ngoài,…
- Nước thải từ quy trình sản xuất bao gồm:
+ Nước lẫn bã malt và bột sau khi lấy dịch đường. Để bã trên sàn lưới, nước sẽ tách
ra khỏi bã.
+ Nước rửa thiết bị lọc, nồi nấu, thùng nhân giống, lên men và các loại thiết bị khác.
+ Nước rửa chai và két chứa.
+ Nước rửa sàn, phòng lên men, phòng tàng trữ.
+ Nước thải từ nồi hơi
+ Nước thải từ hệ thống làm lạnh có chứa hàm lượng clorit cao (tới 500 mg/l),
cacbonat thấp.
+ Nước vệ sinh sinh hoạt.
2.2. Đặc tính nước thải của nhà máy bia
5
Vấn đề môi trường lớn nhất trong nhà máy bia là lượng nước thải rất lớn chứa
nhiều chất hữu cơ (tinh bột, xenluloza, các loại đường, axít, các hợp chất phốt pho,
nitơ ), pH cao, nhiệt độ cao. Thành phần nước thải nhà máy bia vượt rất nhiều lần
mức cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam, cần phải qua xử lý.
Lượng nước thải phụ thuộc vào lượng nước sử dụng trong sản xuất. Chỉ có một
lượng nước ở trong bia, nước bay hơi, nước trong bã hèm, bã bia không đi vào hệ
thống nước thải.
Lưu lượng và đặc tính dòng nước thải trong công nghệ sản xuất bia còn biến đổi
theo quy mô, sản lượng và mùa sản xuất. Tại Việt Nam, để sản xuất 1.000 lít bia, sẽ
thải ra khoảng 2 kg chất rắn lơ lửng, 10 kg BOD
5
, pH dao động trong khoảng 5,8 - 8.
Cá biệt, tại một số địa phương, hàm lượng chất ô nhiễm ở mức cao: BOD
5
1700-

2700mg/l; COD 3500-4000mg/l, SS 250-350mg/l, PO4
3-
20-40mg/l, N-NH
3
12-
15mg/l. Ngoài ra, trong bã bia còn chứa một lượng lớn chất hữu cơ, khi lẫn vào nước
thải sẽ gây ra ô nhiễm ở mức độ cao.
Tóm tắt đặc trưng nước thải của công nghiệp sản xuất bia:

6
(Nguồn: Trung tâm sản xuất sạch hơn, Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn trong ngành sản
xuất bia, Viện Khoa học và Công nghệ môi trường, Trường ĐHBK Hà Nội)
2.3. Công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia đang được áp dụng
2.3.1. Mô hình xử lý theo 2 bậc: UASB + Aerotank
*Quy trình công nghệ:
7
*Thuyết minh:
Nước thải từ các công đoạn sản xuất của nhà máy theo mương dẫn tự chảy về hệ
thống xử lý tập trung. Nước thải bắt đầu chảy qua song chắn rác để loại bỏ các chất
thải rắn có kích thước lớn. Sau đó nước thải sẽ tự chảy vào hố thu và được bơm lên bể
điều hòa. Tại bể điều hòa được bổ sung hóa chất nhằm điều chỉnh pH tạo điều kiện
cho các công trình phía sau (bể UASB) hoạt động hiệu quả. Ngoài ra, trong bể còn bố
trí hệ thống phân phối khí để đảm bảo hòa tan và điều hòa nồng độ các chất bẩn trong
toàn bộ thể tích bể và ngăn cản quá trình lắng cặn trong bể.
Nước thải từ bể điều hòa được chảy sang bể lắng lần 1. Tại đây quá trình lắng sẽ
diễn ra, những chất có trọng lượng lớn sẽ lắng xuống đáy bể. Nước thải sau khi lắng
8
sẽ qua máng thu và chảy vào bể UASB, bùn lắng được thu gom và đưa sang bể chứa
bùn.
Trong bể UASB nước thải được phân phối đều trên diện tích đáy bể bởi hệ thống

phân phối có đục lỗ. Dưới tác dụng của vi sinh vật kị khí, các chất hữu cơ hòa tan
trong nước được phân hủy và chuyển hóa thành khí. Các hạt bùn cặn bám vào các bọt
khí được sinh ra nổi lên bề mặt va phải tấm chắn và bị vỡ ra, khí thoát lên trên được
thu vào hệ thống thu khí, cặn rơi xuống dưới đáy và tuần hoàn lại vùng phản ứng kị
khí. Phần bùn dư sẽ được đưa sang bể chứa bùn. Nước trong ra khỏi bể UASB có hàm
lượng chất hữu cơ tương đối thấp được chảy tràn qua bể Aeroten thông qua máng thu
nước.
Tại bể Aeroten, nước thải được trộn đều với bùn hoạt tính bằng hệ thống phân
phối khí được lắp đặt dưới đáy bể. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong bể được
thực hiện nhờ các vi sinh vật hiếu khí tạo thành CO
2
, nước và một phần tổng hợp
thành tế bào vi sinh vật mới. Kết quả là nước thải được làm sạch. Hổn hợp bùn, nước
trong bể Aeroten được dẫn sang bể lắng bậc II theo nguyên tắc tự chảy.
Ở bể lắng bậc II sẽ thực hiện quá trình lắng các bông bùn hoạt tính và các chất
rắn lơ lửng trong nước. Bùn hoạt tính được bơm sang bể chứa bùn để bơm tuần hoàn
lại cho bể Aeroten, phần còn lại sẽ chuyển qua bể nén bùn.
Bùn tạo ra từ bể lắng I, bể UASB sẽ được bơm về bể chứa bùn, sau đó bơm lên
bể nén bùn. Bùn sau khi nén được đưa sang máy ép bùn nhằm giảm bớt độ ẩm và thể
tích bùn, sau đó tiến hành thu gom để chôn lấp hoặc làm phân bón. Nước sinh ra từ bể
nén bùn sẽ được dẫn về hố gom để được tiếp tục làm sạch.
Nước trong ra khỏi bể lắng bậc II sẽ qua bể khử trùng nhằm tiêu diệt các vi sinh
vật gây bệnh. Nước đạt tiêu chuẩn thải sẽ được đổ vào cống thoát nước chung của khu
vực.
9
* Phân tích ưu, nhược điểm:
- Ưu điểm:
+ Hiệu quả xử lý cao, thích hợp với đặc tính của nước thải nhà máy bia, nước sau xử
lý có thể trực tiếp thải ra môi trường.
+ Do kết hợp cả hai phương pháp yếm khí và hiếu khí nên giảm được kích thước bể

Aeroten; giảm được chi phí cho việc cấp khí.
+ Lượng bùn tạo ra ít, thu được khí biogas có giá trị kinh tế.
+ Hệ thống vận hành tự động, điều hành đơn giản nên không tốn nhiều nhân lực để
hệ thống hoạt động.
- Nhược điểm:
+ Hệ thống hoạt động liên tục nên khi xảy ra sự cố rất khó khắc phục, ảnh hưởng đến
quá trình xử lý.
+ Thời gian xử lý lâu.
+ Cần có thời gian thích nghi trong các bể xử lý sinh học.
2.3.2. Mô hình MBBR
* Quy trình công nghệ:
10
*Thuyết minh:
Nước thải từ các công đoạn sản xuất của nhà máy theo mương dẫn tự chảy về hệ
thống xử lý tập trung. Nước thải đi vào hầm tiếp nhận. Song chắn rác thường làm bằng
kim loại, đặt ở cửa vào của kênh dẫn sẽ giữ lại các tạp chất vật thô như giẻ, rác, bao
nilon, và các vật thải khác để bảo vệ các thiết bị xử lý như bơm, đường ống, mương
dẫn… Trong hầm tiếp nhận có bể gom là nơi tiếp nhận nguồn nước thải trước khi đi
vào các công trình xử lý nước thải tiếp theo.Trước khi đi ra khỏi hầm tiếp nhận, nước
thải được lọc bằng lưới lọc: để giữ lại các chất lơ lửng có kích thước nhỏ. Trong nhà
máy bia là các mẫu trấu, huyền phù… bị trôi ra trong quá trình rửa thùng lên men,
thùng nấu, nước lọc bã hèm, sẽ được giữ lại nhờ hệ thống lưới lọc có kích thước lỗ
1mm. Các vật thải được lấy ra khỏi bề mặt lưới bằng hệ thống cào.
Nước thải đi vào bể điều hòa để duy trì lưu lượng dòng thải vào gần như không đổi
và điều chỉnh độ pH đến giá trị thích hợp cho quá trình xử lý sinh học. Trong bể có hệ
thống thiết bị khuấy trộn để đảm bảo hòa tan và san đều nồng độ các chất bẩn trong
toàn thể tích bể và không cho cặn lắng trong bể, pha loãng nồng độ các chất độc hại
11
nếu có. Ngoài ra còn có thiết bị thu gom và xả bọt, váng nổi. Tại bể điều hòa có máy
định lượng lượng acid cần cho vào bể đảm bảo pH từ 6,6 – 7,6 trước khi đưa vào bể

xử lý UASB.
Tại bể UASB diễn ra quá trình phân hủy các chất hữu cơ, vô cơ có trong nước
thải khi không có oxy. Nước thải được đưa trực tiếp vào phía dưới đáy bể và được
phân phối đồng đều ở đó, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt
nhỏ và các chất hữu cơ, vô cơ được tiêu thụ ở đây.
Toàn bộ các giai đoạn kể trên khá giống với quy trình xử lý 2 bậc: UASB và
Aerotank. Điểm khác biệt là khi nước thải tiếp tục đi vào bể sinh học MBBR. Bể
MBBR hoạt động giống như quá trình xử lý bùn hoạt tính hiếu khí trong toàn bộ thể
tích bể. Đây là quá trình xử lý bằng lớp màng Biofilm với sinh khối phát triển trên giá
thể mà những giá thể này lại di chuyển tự do trong bể phản ứng và được giữ bên trong
bể phản ứng. Bể MBBR không cần quá trình tuần hoàn bùn giống như các phương
pháp xử lý bằng màng Biofilm khác, vì vậy nó tạo điều kiện cho quá trình xử lý bằng
phương pháp bùn hoạt tính trong bể, bởi vì sinh khối ngày càng được tạo ra trong quá
trình xử lý. Phương pháp sinh học hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt
động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục. Tại bể MBBR có hệ thống sục khí trên
khắp diện tích bể nhằm cung cấp oxy, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hiếu khí
sống, phát triển và phân giải các chất ô nhiễm. Vi sinh vật hiếu khí sẽ tiêu thụ các chất
hữu cơ dạng keo và hòa tan có trong nước để sinh trưởng. Ở điều kiện thuận lợi, vi
sinh vật phát triển mạnh, sinh khối tăng và tồn tại dưới dạng bông bùn dễ lắng tạo
thành bùn hoạt tính. Sau quá trình oxy hóa (bằng sục không khí) với đệm vi sinh di
động, bùn hoạt tính (tức lượng vi sinh phát triển và hoạt động tham gia quá trình xử
lý) được bám giữ trên các giá thể bám dính di động dạng cầu.Nước thải sau khi qua bể
MBBR sẽ tự chảy vào bể lắng sinh học.
Nước thải sau khi qua bể MBBR được phân phối vào vùng phân phối nước của
bể lắng sinh học lamella. Cấu tạo và chức năng của bể lắng sinh học lamella tương tự
12
như bể lắng hóa lý. Nước sạch được thu đều trên bề mặt bể lắng thông qua máng tràn
răng cưa.
Hiệu suất bể lắng được tăng cường đáng kể do sử dụng hệ thống tấm lắng lamella.
Nước và bông cặn chuyển động qua vùng phân phối nước đi vào vùng lắng của bể là

hệ thống tấm lắng lamella, với nhiều lớp mỏng được sắp xếp theo một trình tự và
khoảng cách nhất đinh. Khi hỗn hợp nước và bông cặn đi qua hệ thống này, các bông
bùn va chạm với nhau, tạo thành những bông bùn có kích thước và khối lượng lớn
gấp nhiều lần các bông bùn ban đầu. Các bông bùn này trượt theo các tấm lamella và
được tập hợp tại vùng chứa cặn của bể lắng.
Phần nước trong đi vào bể lọc áp lực.
Bể lọc áp lực sử dụng trong công nghệ này là bể lọc áp lực đa lớp vật liệu: sỏi đỡ,
cát thạch anh và than hoạt tính để loại bỏ các chất lơ lửng, các chất rắn không hòa tan,
các nguyên tố dạng vết, halogen hữu cơ nhằm đảm bảo độ trong của nước.
Nước sau khi qua cụm lọc áp lực đạt tiêu chuẩn xả thải ra môi trường theo QCVN
24:2009 cột B.
Nước thải sau khi qua bể lọc áp lực sẽ đi vào bể nano dạng khô để loại bỏ triệt để
các chất lơ lửng còn sót lại trong nước, và khử trùng nước thải. Nước sau khi qua bể
nano dạng khô đạt yêu cầu xả thải theo quy định hiện hành của pháp luật. Lượng nước
này, một phần được sử dụng để làm mát máy móc trong nhà máy; một phần được đưa
tới nguồn tiếp nhận qua mương thoát nước.
* Phân tích ưu, nhược điểm:
- Ưu điểm:
+ Công nghệ phù hợp với đặc điểm, tính chất của nguồn nước thải.
+ Nồng độ các chất ô nhiễm sau quy trình xử lý đạt quy chuẩn hiện hành.
+ Hiệu quả xử lý và tiết kiệm năng lượng hơn công nghệ truyền thống.
+ Không cần phải tuần hoàn bùn hiếu khí lại như phương pháp Aeroten, nhược điểm
của việc tuần hoàn bùn là làm giảm đi sự hoạt động của vi sinh hiếu khí vì vi sinh
phải nằm ở bể lắng, không có dưỡng khí, khi bơm bùn hoàn lưu về bể aeroten làm cho
13
vi sinh bị “shock” tải trọng, do đó hiệu quả xử lý sẽ không cao bằng phương pháp giá
thể MBBR.
+ Diện tích đất sử dụng tối thiểu.
+ Công trình thiết kế dạng modul, dễ mở rộng, nâng công suất xử lý.
- Nhược điểm:

+ Nhân viên vận hành cần được đào tạo về chuyên môn.
+ Chất lượng nước thải sau xử lý có thể bị ảnh hưởng nếu một trong những công trình
đơn vị trong trạm không được vận hành đúng các yêu cầu kỹ thuật.
Phần III. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia
3.1. Lựa chọn quy trình công nghệ
Một cách tổng quát, thì cả 2 phương án trên đều là những mô hình xử lý nước
thải nhà máy bia đang được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam. Hai phương án đều có
những ưu điểm rõ rệt. Tuy nhiên, công nghệ MBBR cần có kiến thức chuyên môn và
độ chính xác cao nên trong khuôn khổ bài tiểu luận của môn học, nhóm 6 lựa chọn
phương án thiết kế hệ thống xử lý theo mô hình 2 bậc: UASB và Aerotank.
Để phù hợp với nội dung môn học, nhóm 6 giới hạn lại quy trình công nghệ như
sau:
14
Nước thải
SCR
Hố thu gom
Bể điều hòa
Bùn
tuần
hoàn

Khử trùng
3.2. Mô tả các công trình đơn vị
3.2.1. Song chắn rác
Để tách các tạp chất thô trong nước thải người ta dùng song chắn rác nhằm đảm
bảo đảm cho máy bơm, các công trình và thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định.
Hiệu suất của quá trình tách chất rắn bằng phương pháp này phụ thuộc vào các
yếu tố sau:
Đặc tính cơ học của song, lưới: kích thước mắt sàn, khoảng cách giữa các
thanh chắn, lưu lượng dòng chảy và điều kiện dòng chảy.

Tính chất nước thải: nồng độ chất rắn, kích thước của tạp chất…
Đối với nước thải nhà máy bia, có thể bố trí song chắn rác thô để tách các tạp
chất kích thước lớn trước, rồi dùng song chắn rác mịn để tách các tạp chất có kích
thước nhỏ hơn.
- Ưu điểm:
+ Đơn giản, rẻ tiền, dễ lắp đặt.
+ Giữ lại tất cả các tạp vật lớn.
15
Bể UASB
Bể Aerotank
Bể lắng
Thu gom và
xử lý bùn
Cống thoát
- Nhược điểm:
+ Không xử lý, chỉ giữ lại tạm thời các tạp vật lớn.
+ Làm tăng trở lực hệ thống theo thời gian.
+ Phải xử lý rác thứ cấp
3.2.2. Hố thu gom
Thu gom nước thải từ các dây chuyền sản xuất và nước thải sinh hoạt của nhà
máy. Giúp cho hệ thống xử lý nước hoạt động ổn định và hiệu quả.
3.2.3. Bể điều hòa
Do lưu lượng, thành phần, tính chất nước thải của nhà máy bia tùy thuộc vào
dây chuyền sản xuất nên thường dao động nhiều trong một ngày đêm. Để ổn định
chế độ dòng chảy cũng như chất lượng nước đầu vào cho các công trình xử lý phía
sau, cần thiết phải có một bể điều hòa lưu lượng và nồng độ. Dung tích bể được chọn
theo thời gian điều hòa, dựa vào biểu đồ thay đổi lưu lượng, nồng độ nước thải và yêu
cầu mức độ điều hòa nồng độ nước thải.
3.2.4. Bể UASB:
UASB là bể xử lý sinh học kị khí dòng chảy ngược qua lớp bùn, phát triển mạnh

ở Hà Lan. Xử lý bằng phương pháp kị khí là phương pháp được ứng dụng để xử lý
các loại chất thải có hàm lượng hữu cơ tương đối cao, khả năng phân hủy sinh học
tốt, nhu cầu năng lượng thấp và sản sinh năng lượng mới.
Vì quá trình phân hủy kị khí dưới tác dụng của bùn hoạt tính là quá trình sinh học
phức tạp trong môi trường không có oxi, nên bùn nuôi cấy ban đầu phải có độ hoạt
tính methane. Độ hoạt tính methane càng cao thì thời gian khởi động (thời gian vận
hành ban đầu đạt đến tải trọng thiết kế) càng ngắn. Bùn hoạt tính dùng cho bể
UASB nên lấy bùn hạt hoặc bùn lấy từ một bể xử lý kị khí là tốt nhất, có thể sử dụng
bùn chứa nhiều chất hữu cơ như bùn từ bể tự hoại, phân gia súc hoặc phân chuồng.
Nồng độ bùn nuôi cấy ban đầu cho bể UASB tối thiểu là 10kg/VSS/m
3
. Lượng
bùn cho vào bể không nên nhiều hơn 60% thể tích bể.
16
Trước khi vận hành bể UASB cần phải xem xét thành phần tính chất nước thải
cần xử lý cụ thể như hàm lượng chất hữu cơ, khả năng phân hủy sinh học của nước
thải, tính đệm, hàm lượng chất dinh dưỡng, hàm lượng cặn lơ lửng, các hợp chất độc,
nhiệt độ nước thải …
- Khi COD nhỏ hơn 100 mg/l, xử lý nước thải bằng UASB không thích hợp. Khi
COD lớn hơn 50.000 mg/l, cần pha loãng nước thải hoặc tuần hoàn nước đầu ra.
- UASB không thích hợp đối với nước thải có hàm lượng SS lớn. Khi nồng độ
cặn lơ lửng lớn hơn 3.000 mg/l, cặn này khó có thể phân hủy sinh học được trong
thời gian lưu nước ngắn và sẽ tích lũy dần trong bể, gây trở ngại cho quá trình phân
hủy nước thải. Tuy nhiên, nếu lượng cặn này bị cuốn trôi ra khỏi bể thì không có trở
ngại gì. Cặn lơ lửng sẽ lưu lại trong bể hay không tùy thuộc vào kích thước hạt cặn và
hạt bùn nuôi cấy. Khi kích thước của hai loại cặn này gần như nhau, cặn lơ lửng sẽ
tích lại trong bể. Khi sử dụng bùn hạt, cặn lơ lửng sẽ dễ dàng bị cuốn trôi ra khỏi bể.
Đôi khi, lượng cặn lơ lửng này có thể bị phân hủy trong bể. Lúc đó, cần biết tốc độ
phân hủy của chúng để tính thời gian lưu cặn trong bể.
- UASB không thích hợp với nước thải có hàm lượng amonia lớn hơn

2.000
mg/l hoặc nước thải có hàm lượng sunphate vượt quá 500 mg/l (tỉ số COD/SO
4
2-
<=
5). Bản thân sunphate không gây độc nhưng do vi khuẩn khử
sunphate dễ dàng
chuyển hóa SO
42-

thành H
2S
. Khi hàm lượng SO
42-

không quá cao (hoặc tỉ số
COD/SO
42-

không vượt quá 10), sẽ không ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kị
khí.
3.2.5. Bể Aerotank:
Tùy thuộc vào loại chất ô nhiễm có thể sử dụng bể aerotank với các vi sinh vật
được nuôi cấy trong bùn hoạt tính để oxy hóa chất hữu cơ trong điều kiện nhân tạo.
Mô hình này được thực hiện bằng cách cung cấp oxy cho vi sinh vật sinh trưởng và
phát triển qua việc tiêu thụ chất hữu cơ .
Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxy hóa và
17
khoáng hóa chất hữu cơ chứa trong nước thải. Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái
lơ lửng và để đảm bảo oxy cho vi sinh vật sử dụng trong quá trình phân hủy chất hữu

cơ phải luôn cung cấp đầy đủ không khí cho bể aerotank hoạt động. Sau bể
aerotank nước thải vào bể lắng bùn để tách bùn hoạt tính. Ở đây, một phần bùn lắng
được đưa trở lại bể aerotank để tạo mầm vi sinh vật trong bể, phần khác đưa tới bể
nén bùn.
Khối lượng bùn tuần hoàn và lượng không khí cần cung cấp phụ thuộc vào
mức độ yêu cầu xử lý của nước thải.
Hiệu quả xử lý BOD
5
= 90- 95%.
3.2.6. Bể lắng bùn
Đặt sau bể aerotank , nhiệm vụ làm trong nước ở phần trên để xả ra nguồn tiếp
nhận , cô đặc bùn hoạt tính đến nồng độ nhất định ở phần dưới của bể để tuần hoàn
lại aerotank.
Bể lắng bùn thường có dạng tròn (bể lắng đứng ,bể radial), dạng hình chữ nhật
(bể lắng ngang ). Bể lắng ngang , chữ nhật thường có hiệu quả lắng thấp hơn bể lắng
tròn vì cặn lắng tích lũy ở các góc bể thường bị máy gạt cặn khuấy động trôi theo
dòng nước vào máng thu nước ra.
3.3. Tính toán các công trình đơn vị
Lưu lượng thiết kế: Q
tkế
= 150m
3
/ngđ
Lưu lượng trung bình giờ:
tb
h
Q
= 1500/24 = 62,5(m
3
/h)

Lưu lượng trung bình giây:
tb
s
Q
= (1500
×
10
3
)/24
×
360 = 17,36 (
s/
)
Theo TCXD 51-84, ứng với
tb
s
Q
= 17,36
s/
ta có k
ch
= 2,42
Lưu lượng lớn nhất giờ:
)/(25,15142,25,62
3max
hmkQQ
ch
tb
hh
=×=×=

18
Lưu lượng lớn nhất giây:
)/(0112,4242,236,17
max
skQQ
ch
tb
ss
=×=×=
* Các thông số đầu vào hệ thống xử lý như sau:
Thông số Đầu vào hệ thống xử lý (mg/l)
BOD
5
1350
COD 2350
SS 437
Nt 23,5
Pt 8,5
3.3.1. Tính toán song chắn rác:
* Song chắn rác thô:
* Số khe hở giữa các thanh:
s
vhb
Q
n

1
max
=
Q: Lưu lượng nước thải tối đa là: 151,25 m

3
/h = 0,042 m
3
/s
b: Chiều rộng khe hở giữa các thanh là: 30mm= 0,03m
h: Chiều sâu lớp nước qua song chắn là: 0,4m
v
s
: tốc độ nước qua song chắn với Q
max
là 0,6 m/s
=>
6
6,0.4,0.03,0
042,0
==n
(khe hở)
=> Số thanh chắn rác là: n - 1=6 - 1 = 5 (thanh)
*Chiều rộng tổng cộng của song chắn rác là:
B
s
= b*n + S(n - 1)
19
S: Chiều rộng mỗi thanh là 0,01m
=> B
s
= 0,03
×
6 + 0,01(6 - 1) = 0,23 (m)
* Độ giảm cột nước song chắn là:

h
L
=
m
g
vV
c 2
)(1
22
−
h
L
: Độ giảm cột nước, m
c: hệ số thải theo kinh nghiệm do dòng chảy rối và tổn thất
do các cạnh song chắn là: c = 0,7
V: Vận tốc chảy thực của dòng nước qua khoảng hở giữa
song chắn là: V = 0,9m
v: Vận tốc gần đúng của dòng chảy ở kênh dẫn nước là:
v = 0,6 m/s
g: Gia tốc trọng trường là: 9,81m/s
2
=> h
L
=
)(033,0
81,92
6,09,0
7,0
1
22

m=








×
−
* Chiều dài đoạn mở rộng:
l
l
α
tg
BB
ks
2
−
=
B
s
: Chiều rộng vị trí đặt SCR là: 0,23m
B
K
: Chiều rộng kênh dẫn là: B
K
=
hv

Q
max
=
6,04,0
042,0
×
=0,175m
α
: Góc mở rộng trên kênh dẫn là:
α
= 20
0
20
=> l
l
)(076,0
202
175,023,0
m
tg
o
=
−
=
*Tính toán song chắn rác mịn:
* Số khe hở giữa các thanh:
s
Vhb
Q
n

max
=
Q: Lưu lượng nước thải tối đa là: 0,042 m
3
/s
b: Chiều rộng khe hở giữa các thanh là: 5mm= 0,005m
h: Chiều sâu lớp nước qua song chắn là: 0,4m
v
s
: tốc độ nước qua song chắn với Q
max
là 0,6 m/s
=>
35
6,0.4,0.005,0
042,0
==n
(khe hở)
=> Số thanh chắn rác là: n = 35 – 1 = 34 (thanh)
* Chiều rộng tổng cộng của song chắn rác là:
B
s
= b * n + S(n - 1) = 0,005
×
35 + 0,01
×
34 = 0,515 (m)
* Độ giảm cột nước song chắn là:
h

L
=
m
g
vV
c 2
)(1
22
−
h
L
: Độ giảm cột nước, m
c: hệ số thải theo kinh nghiệm do dòng chảy rối và tổn thất
do các cạnh song chắn là: c = 0,7
V: Vận tốc chảy thực của dòng nước qua khoảng hở giữa
song chắn là: V = 0,9m
v: Vận tốc gần đúng của dòng chảy ở kênh dẫn nước là:
21
v = 0,6 m/s
g: Gia tốc trọng trường là: 9,81m/s
2
=> h
L
=
)(033,0
81,92
6,09,0
7,0
1
22

m=








×
−
* Chiều dài đoạn mở rộng:
l
l
α
tg
BB
ks
2
−
=
B
s
: Chiều rộng vị trí đặt SCR là: 0,515m
B
K
: Chiều rộng kênh dẫn là: B
K
=
hv

Q
max
=
6,04,0
042,0
×
=0,175m
α
: Góc mở rộng trên kênh dẫn là:
α
= 20
0
=> l
l
)(467,0
202
175,0515,0
m
tg
o
=
−
=
3.3.2. Tính toán hố thu gom:
Thời gian lưu nước trong bể t= 10- 30 phút. Chọn t= 30 phút
Thể tích bể thu gom: V=
tb
h
Q

× t = 62.5 × 30/60 = 31.25 (m
3
)
Kích thước xây dựng hố thu gom:
Chọn chiểu cao h= 3(m)
Chiều cao bảo vệ h
bv
= 0.5m
Chiều cao của bể: H= h + h
bv
= 3 + 0.5 = 3.5(m)
Chọn bể hình vuông
22
Kích thước bể: a × a × H = a
2
× H = 31.25 m
3
 a = 3(m)
Bảng thông số thiết kế hố thu gom
STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế
1 Chiều rộng hố thu m 3
2 Chiều dài hố thu m 3
3 Chiều sâu hố thu m 3,5
4 Thể tích hố thu m
3
31.25
3.3.3. Tính toán bể điều hòa:
- Lưu lượng trung bình giờ
tb
h

Q

= 62.5 m
3
/h
- Thể tích tích lũy theo từng giờ (Vv):
V
V
= V
v(t-1)
+ Q
t
(m
3
)
Trong đó:
V
v
: Thể tích tích lũy vào bể tại thời điểm t, m
3
V
v(t-1)
: Lưu lượng tích lũy vào bể tại thời điểm t-1, m
3
Q
t
: Lưu lượng thải tại giờ tình toán, m
3
/h.
- Thể tích tích lũy bơm đi

Q
b
= Q
tb
* t (m
3
)
Trong đó :
Q
tb
:

Lưu lượng bơm đi trung bình, m
3

t: thời gian tính toán,h
- Thể tích thay đổi thực theo từng giờ
23
Q = V
v
– Q
b
(m
3
)
Bảng thể tích tích lũy nước trong bể
Thời
gian
Q
t

(m
3
)
V
v
(m
3
)
Q
b
(m
3
) Q
tb
(m
3
) Q (m
3
)
1 50 50 62.5 62.5 -12,5
2 60 110 125 62.5 -15
3 58 168 187.5 62.5 -19,5
4 69 237 250 62.5 -13
5 120 357 312.5 62.5 44,5
6 75 432 375 62.5 57
7 50 482 437.5 62.5 44,5
8 45 527 500 62.5 27
9 47 574 562.5 62.5 11,5
10 49 623 625 62.5 -2
11 43 666 687.5 62.5 -21.5

12 98 764 750 62.5 14
13 124 888 812.5 62.5 75.5
14 89 977 875 62.5 102
15 78 1055 937.5 62.5 117.5
16 94 1149 1000 62.5 149
17 80 1229 1062.5 62.5 166.5
18 85 1314 1125 62.5 189
19 79 1393 1187.5 62.5 205.5
20 91 1484 1250 62.5 234
21 70 1554 1312.5 62.5 241.5
22 67 1621 1375 62.5 246
23 48 1672 1437.5 62.5 234.5
24 53 1725 1500 62.5 225
( Giả sử với lượng nước V
vào
là như bảng trên)


Thể tích bể điều hòa: V
bể đh
= 246+
5,21−
= 267,5 (m
3
)
Thời gian lưu của bể là t=
V
Q
=
5,267

1500
= 5.6 (h)
Chọn h = 5m, h
bv
= 0,5m
24
Chiều cao xây dựng H = h + h
bv
= 5,5m
Diện tích mặt cắt ngang : F = B x L = =
5
5,267
= 53,5 (m
2)
Chọn chiều rộng bể B=5,4m, chiều dài bể L= 10 m
Thể tích thực xây dựng: V= B x L x H= 297 (m
3
)
Bảng. Các thông số thiết kế bể điều hòa
STT Tên thông số Đơn vị Số liệu thiết kế
1 Chiều dài bể m 10
2 Chiều rộng bể m 5,4
3 Chiều cao bể m 5,5
4 Thời gian lưu nước h 5,6
3.2.4. Tính toán bể UASB
Giả sử, sau khi đi qua các công trình xử lý trước đó, hàm lượng COD giảm 30%;
BOD
5
giảm 25%; hàm lượng SS giảm 70%. Thiết kế bể UASB với công suất
1500m

3
/ngđ ,ở nhiệt độ 30
o
C. Ta có các thông số đầu vào bể UASB:
Thông số Đầu vào hệ thống xử lý (mg/l) Đầu vào bể UASB (mg/l)
BOD
5
1350 1012,5
COD 2350 1645
SS 437 131,1
Nt 23,5 23,5
Pt 8,5 8,5
Giả sử, khi đi qua bể UASB, hiệu suất khử COD là 75%, hiệu suất khử BOD
5
là
80%, tỉ lệ COD:N:P là 350:5:1. Ta có các thông số đầu ra bể UASB là:
Thông số Đầu vào bể UASB (mg/l) Đầu ra bể UASB (mg/l)
BOD
5
1012,5 202,5
COD 1645 412
25